AZ31鎂合金顆粒增強(qiáng)TIG焊接頭微觀(guān)組織與力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金因質(zhì)量輕、高比強(qiáng)度和良好的電磁屏蔽性能等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車(chē)工業(yè)和電子通訊等領(lǐng)域。目前越來(lái)越多的鎂合金焊接件在上述領(lǐng)域得到應(yīng)用，因此研究高效和性能優(yōu)良的鎂合金焊接技術(shù)顯得尤為重要。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鎂合金的焊接優(yōu)先選用鎢極氬弧焊（TIG）。但是，鎂合金的TIG焊接接頭晶粒粗大、易產(chǎn)生氣孔和力學(xué)性能較低等因素限制其在工程中的應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題，添加增強(qiáng)顆粒和稀土粉末可作為研究手段。本文采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線(xiàn)衍射儀

2、、顯微硬度計(jì)和拉伸試驗(yàn)機(jī)等分析手段，以AZ31鎂合金為研究對(duì)象，研究焊接速度對(duì)AZ31鎂合金納米顆粒增強(qiáng)活性鎢極氬弧焊（NSA-TIG）焊接接頭 SiC顆粒的分布、微觀(guān)組織和力學(xué)性能的影響，并對(duì)焊件溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。另外，提出了復(fù)合增強(qiáng)顆粒（SiC+Ce）作為T(mén)IG焊涂覆劑，研究了復(fù)合增強(qiáng)顆粒中稀土Ce的含量和復(fù)合增強(qiáng)顆粒涂覆量對(duì)AZ31鎂合金TIG焊接接頭微觀(guān)組織、焊接缺陷和力學(xué)性能的影響。
　　在A(yíng)Z31鎂合金NSA-

3、TIG焊接頭中，SiC顆粒主要分布在熔池的中心區(qū)域和上半部分。隨著焊接速度的增加，熔池中的 SiC含量逐漸降低，當(dāng)速度超過(guò)180 mm/min時(shí)，部分SiC顆粒團(tuán)聚在熔池中。熔池中心區(qū)域和上半部位的硬度值高于其他區(qū)域的硬度值。隨著焊接速度的增加，接頭極限抗拉強(qiáng)度先增加后減小，在焊接速度180 mm/min時(shí)接頭極限抗拉強(qiáng)度可達(dá)到230MPa。極限抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律主要是由SiC顆粒的細(xì)晶強(qiáng)化、熱錯(cuò)配強(qiáng)化和奧羅萬(wàn)強(qiáng)化的作用引起的。

4、　　對(duì)AZ31鎂合金NSA-TIG焊接進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了不同焊接速度下的熔池行為。結(jié)果表明，隨著焊接速度的增加，熔池表面的溫度梯度逐漸密集，在熔池中心的液態(tài)金屬流動(dòng)性能逐漸降低，模擬結(jié)果表明熔池中心區(qū)域液態(tài)金屬的流動(dòng)性能最佳。
　　將不同比例的SiC顆粒和Ce粉混合均勻作為復(fù)合增強(qiáng)顆粒進(jìn)行AZ31鎂合金顆粒增強(qiáng)TIG焊。研究了稀土Ce在復(fù)合增強(qiáng)顆粒中的含量對(duì)AZ31鎂合金顆粒增強(qiáng) TIG焊接接頭微觀(guān)組織、焊接缺陷和力學(xué)性能的影響

5、。結(jié)果表明，添加少量的Ce對(duì)接頭有細(xì)化晶粒尺寸、減少氣孔率和提高力學(xué)性能的作用。加入 Ce和 SiC后，焊縫接頭微觀(guān)組織主要由α-Mg晶粒、β-Mg17Al12、SiC和Al3Ce相組成。隨著Ce含量的增加，接頭中α-Mg晶粒逐漸增大而α-Mg晶粒中Al含量逐漸減少，這導(dǎo)致了接頭力學(xué)性能的降低。
　　在得到最優(yōu)比例的復(fù)合增強(qiáng)顆粒條件下，研究了復(fù)合增強(qiáng)顆粒涂覆量變化對(duì)AZ31鎂合金TIG焊接接頭宏觀(guān)形貌、微觀(guān)組織和力學(xué)性能的影響。實(shí)